Substituted pyrrolo[1,2-a][1,2,4]triazolo-(triazino-)[c]quinazolines – a promising class of lipoxygenase inhibitors

Abstract

The modern strategy of potential biologically active molecules search (“drug-design”) is based on several innovation approaches. The method of high thrоughрut biological screening and method of molecular modeling deserves the most attention among such approaches. Lipoxygenase (LOX) is one of the most perspective biological target for the substituted pyrrolo[1,2-a][1,2,4]triazolo-(triazino-)[c]quinazolines. So, molecular docking towards LOX and enzyme activating activity was investigated. The aim: Directed search of potential inhibitors of lipoxygenases among the unknown pyrrolo[1,2-a][1,2,4]triazolo-(triazino-)[c]quinazolines with the use of molecular docking and in vitro high throughput screening. Materials and methods. The research of lipoxygenase activity has been conducted for a number of original pyrrolo[1,2-a][1,2,4]triazolo-(triazino-)[c]quinazolines. Standard software was used for molecular docking and “drug-like” criteria research. Sodium letinate was used as a substrate to study soybean LOX enzyme activating activity. Results. The results of molecular docking have shown, that substituted pyrrolo[1,2-a][1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines reveal a strong affinity toward LOX. The main types of interactions with aminoacid residues of mentioned the enzyme were identified. The conducted researches showed, that the substituted pyrrolo[1,2-a][1,2,4]triazino[2,3-c]quinazolines had the highest soybean LOX inhibition activity. Compounds with a fluorine atom and a 2-thienyl moiety in the structure revealed the highest activity inhibiting lipoxygenase by 36.33 % and 39.83 % respectively. The increased lipophilicity of triazine derivatives promotes a higher ability to inhibit soybean LOX, whereas, for triazole derivatives, which have lower molecular weight, an inverse relation is observed. Conclusions. The research of the substituted pyrrolo[1,2-a][1,2,4]triazolo-(triazino-)[c]quinazolines inhibition ability of soybean LOX as one of the possible mechanisms of their activity is proved and conducted. It is shown, that their lipoxygenase activity depends on lipophilicity and is defined by the availability of donor-acceptor fragments in the molecule, that is capable to form hydrogen and other types of interaction. The specified results are strong arguments for their further study as promising anti-inflammatory agents. Сучасна стратегія пошуку потенційних біологічноактивних молекул заснована на низці інноваційних підходів, серед них на особливу увагу заслуговують методи високоефективного біологічного скринінгу та молекулярного моделювання. Одна з перспективних біологічних мішеней для ряду заміщених піроло[1,2-а][1,2,4]тріазоло-(тріазино-)[с]хіназолінів – ліпоксигеназа (ЛОГ), щодо якої здійснили молекулярний докінг та експериментально дослідили ензим-активувальну активність. Мета роботи – спрямований пошук потенційних інгібіторів ЛОГ серед невідомих піроло[1,2-a][1,2,4]тріазоло-(тріазино-)[c]хіназолінів, використовуючи молекулярний докінг і високоефективний скринінг in vitro. Матеріали та методи. Для досліджень обрали ряд заміщених піроло[1,2-a][1,2,4]тріазоло-(тріазино-)[c]хіназолінів. Для молекулярного докінгу та визначення відповідності критеріям «лікоподібності» використали стандартне програмне забезпечення. Дослідження ензим-активувальної активності здійснили на соєвій ЛОГ з використанням натрію ленолінату як субстрату. Результати. Здійснили докінгове дослідження заміщених піроло[1,2-a][1,2,4]тріазоло-(тріазино-)[c]хіназолінів. З’ясували, що цей клас сполук має суттєву спорідненість до ЛОГ. Визначили основні типи взаємодій з амінокислотними залишками цього ферменту. Дослідження щодо інгібування соєвої ЛОГ показали, що серед сполук, що досліджували, найбільш активними були заміщені піроло[1,2-a][1,2,4]тріазино[2,3-c]хіназолінів. Серед них найвищу інгібувальну активність мають сполуки з атомом Флуору та 2-тіенільним фрагментом у молекулі (36,33 % та 39,83 % відповідно). Зі збільшенням ліпофільності здатність похідних тріазину до інгібування соєвої ЛОГ збільшується, а для похідних тріазолу, які мають значно меншу молекулярну масу, спостерігали зворотну залежність. Висновки. Обґрунтували та дослідили заміщені піроло[1,2-a][1,2,4]тріазоло-(тріазино-)[c]хіназолінів щодо здатності інгібування соєвої ЛОГ як один із можливих механізмів дії. Їхня ліпоксигеназна активність залежить від ліпофільності та визначається наявністю в молекулі донорно-акцепторних фрагментів, що здатні до утворення водневих зв’язків та інших типів взаємодій. Результати дослідження – вагомий аргумент для вивчення цих сполук надалі як перспективних протизапальних агентів. Современная стратегия поиска потенциальных биологически активных веществ основана на ряде инновационных подходов, среди которых особого внимания заслуживают методы высокоэффективного биологического скрининга и молекулярного моде¬лирования. Одна из перспективных биологических мишеней для ряда замещенных пирроло[1,2-а][1,2,4]триазоло-(триазино-)[с] хиназолинов – липоксигеназа (ЛОГ), по отношению к которой проведен молекулярный докинг и экспериментально исследована энзим-активирующая активность. Цель работы – направленный поиск потенциальных ингибиторов ЛОГ среди неизвестных пирроло[1,2-a][1,2,4]триазоло-(триа¬зино-)[c]хиназолинов с использованием молекулярного докинга и высокоэффективного скрининга in vitro. Материалы и методы. Для исследований отобран ряд замещенных пирроло[1,2-a][1,2,4]триазоло-(триазино-)[c]хиназолинов. Для молекулярного докинга и критериев «лекарствоподобия» использовано стандартное программное обеспечение. Исследо¬вание энзим-активирующей активности проведено на соевой ЛОГ с использованием натрий ленолината в качестве субстрата. Результаты. Замещенные пирроло[1,2-a][1,2,4]триазоло-(триазино-)[c]хиназолин подвергнуты докинговому исследованию, которое показало, что этот класс соединений имеет значительную аффинность к ЛОГ. Определены основные типы взаимодействий с аминокислотными остатками указанного фермента. Исследования по ингибированию соевой ЛОГ показали, что среди изучаемых соединений наиболее активными оказались замещенные пирроло[1,2-a][1,2,4]триазино[2,3-c]хиназолины. Среди них наиболее высокое ингибирующее действие проявляют соединения с атомом фтора и 2-тиенильным фрагментом в молекуле (36,33 % и 39,83 % соответственно). С увеличением липофильности способность производных триазина к ингибированию соевого ЛОГ увеличивается, а для производных триазола, которые имеют значительно меньшую молекулярную массу, отмечена обратная зависимость. Выводы. Обосновано и проведено исследование замещенных пирроло[1,2-a][1,2,4]триазоло-(триазино-)[c]хиназолинов на способность ингибировать соевую ЛОГ как один из возможных механизмов действия. Их липоксигеназная активность зависит от липофильности и определяется наличием в молекуле донорно-акцепторных фрагментов, способных к образованию водородной связи и других типов взаимодействий. Результаты являются весомым аргументом для их дальнейшего изучения как перспективных противовоспалительных агентов.